[發明專利]拋光墊修整方法及包含其的化學機械拋光方法

有效

• 申請號: 201711254622.7
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107953259B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 張康;尹影;李婷;岳爽
• 申請（專利權）人: 北京半導體專用設備研究所（中國電子科技集團公司第四十五研究所）
• 主分類號: B24B53/00
• 分類號: B24B53/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李丙林

本發明提供了一種拋光墊修整方法及包含其的化學機械拋光方法，涉及化學機械拋光領域，該拋光墊修整方法，沿拋光墊的徑向方向，修整器在所述拋光墊的邊緣和所述拋光墊的中心之間做往復運動對所述拋光墊進行修整；沿拋光墊的徑向方向，所述拋光墊從邊緣至中心依次劃分不同的修整區域，修整器不同修整區域內的相對修整時間和下壓壓力不同，以緩解利用現有修整方法容易導致拋光墊表面過拋，容易導致晶圓平整度下降和表面缺陷增加的問題，達到延長拋光墊使用壽命和降低晶圓表面缺陷的目的。

技術領域

本發明涉及晶圓的化學機械拋光技術領域，尤其是涉及一種拋光墊修整方法及包含其的化學機械拋光方法。

背景技術

隨著半導體器件特征尺寸的減小，如果晶圓表面出現過大的起伏，那么后續的一系列的工藝對線寬的控制將會變得越來越困難。因此，在半導體工藝流程中，化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing，簡稱CMP)是非常重要的一道工序，有時也稱之為化學機械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，簡稱CMP)。所謂化學機械拋光，它是采用化學與機械綜合作用從半導體硅片上去除多余材料，并使其獲得平坦表面的工藝過程。

化學機械平坦化是半導體制程中實現多種材料全局平坦化的關鍵工藝，平坦化后晶圓表面平整度、均勻性及缺陷數量是評價化學機械平坦化制程優劣的關鍵指標，其工藝過程參數及影響因素眾多(包括拋光時間、拋光頭壓力、拋光頭及拋光盤轉速、拋光液組分流量及落點、拋光墊表面特性及形貌等)，相互作用機理復雜。

在實際化學機械平坦化工藝過程中，拋光墊在使用后期，其溝槽及表面形貌開始惡化，經常出現邊緣區域溝槽過拋的現象，從而導致拋光后的晶圓的平整度下降，晶圓表面缺陷增加。已有技術方案從硬件、耗材及特定工藝參數入手改善化學機械平坦化工藝，例如從硬件角度入手，對拋光頭進行分區域壓力控制，將Titan Head升級為Profiler Head和Contour Head；或對保持環進行結構優化，改善平坦化過程中晶圓邊緣區域的應力突變；或從耗材組分入手，開發不同成分的拋光液，優化微觀平坦化機理。以上從硬件、耗材及單一因素角度優化的技術方案，具有實施成本高、與現有設備工藝兼容性差、重復性及穩定性低等缺點，不利于實際生產過程中的晶圓全局平整度及表面缺陷的優化。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種拋光墊修整方法，以緩解利用現有修整方法容易導致拋光墊邊緣過拋，容易導致晶圓平整度下降和表面缺陷增加的問題。

本發明的第二目的在于提供一種化學機械拋光方法，利用該拋光方法可以減少拋光墊邊緣區域厚度消耗量，控制拋光墊表面形貌，進而提高拋光后晶圓的平整度，減少晶圓的表面缺陷。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種拋光墊修整方法，沿拋光墊的徑向方向，修整器在所述拋光墊的邊緣和所述拋光墊的中心之間做往復運動對所述拋光墊進行修整；

沿拋光墊的徑向方向，所述拋光墊從邊緣至中心依次劃分第一修整區域、第二修整區域、……、第N修整區域，修整器依次在第一修整區域、第二修整區域、……、第N修整區域內的相對修整時間先逐漸降低再逐漸升高；相應地，修整器依次在第一修整區域、第二修整區域、……、第N修整區域內的下壓壓力先逐漸增大再逐漸降低；

其中，N≥3。

進一步的，所述修整器在第一修整區域內的相對修整時間為3～6，修整器的下壓壓力為3～7lbf；

優選地，所述修整器在第N修整區域內的相對修整時間為2～4，修整器的下壓壓力為4～7.5lbf；

優選地，所述修整器在第二修整區域至第N-1修整區域內的相對修整時間獨立地為1～3，修整器的下壓壓力獨立地為5～10lbf。